2020屆高三化學(xué)二輪復(fù)習(xí)《高考12題逐題突破》：電化學(xué)基礎(chǔ)-二次電池充電與放電分析【核心突破、經(jīng)典例題、提升訓(xùn)練17題（答案+解析）】

INET【提升訓(xùn)練17題答案+解析】1．以Fe[Fe(CN)6]為代表的新型可充電鈉離子電池，其放電工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是()A．放電時，正極反應(yīng)式為Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋＋2e－=Na2Fe[Fe(CN)6]B．充電時，Mo箔接電源的負(fù)極C．充電時，Na＋通過離子交換膜從左室移向右室D．外電路通過0.2mol電子時，負(fù)極質(zhì)量變化為2.4g答案B＋＋2e－=Na2Fe[Fe(CN)6]，故A項說法正確；充電時，電解池的陰極(原電池的負(fù)極)接電源的負(fù)極，電解池的陽極(原電池的正極)接電源的正極，即Mo箔接電源的正極，故B項說法錯誤；充電時，陽離子移向陰極，Na＋應(yīng)從左室移向右室，故C項說法正確；負(fù)極上的反應(yīng)式是2Mg－4e－＋2Cl－=[Mg2Cl2]2＋，外電路中通過0.2mol電子時，消耗0.1molMg，質(zhì)量減少2.4g，故D項說法正確。2.(2019·濰坊一模)一種新型可逆電池的工作原理如圖所示。放電時總反應(yīng)為Al＋3Cn(AlCl4)＋4AlCleq\o\al(－,4)4Al2Cleq\o\al(－,7)＋3Cn(Cn表示石墨)。下列說法正確的是()A．放電時負(fù)極電極反應(yīng)為2Al－6e－＋7Cl－=Al2Cleq\o\al(－,7)B．放電時AlCleq\o\al(－,4)移向正極C．充電時陽極反應(yīng)為AlCleq\o\al(－,4)－e－＋Cn=Cn(AlCl4)D．電路中每轉(zhuǎn)移3mol電子，最多有1molCn(AlCl4)被還原解析：選CA項，放電時鋁作負(fù)極，失去電子被氧化為Al2Cleq\o\al(－,7)，電極反應(yīng)為Al－3e－＋7AlCleq\o\al(－,4)=4Al2Cleq\o\al(－,7)，錯誤；B項，放電時，AlCleq\o\al(－,4)移向負(fù)極，錯誤；C項，充電時陽極反應(yīng)為Cn＋AlCleq\o\al(－,4)－e－=Cn(AlCl4)，正確；D項，由總反應(yīng)可知每1molCn(AlCl4)被還原僅得到1mol電子，錯誤。3．某電動汽車配載一種可充放電的鋰離子電池，放電時電池總反應(yīng)為Li1－xCoO2＋LixC6=LiCoO2＋C6(x＜1)。下列關(guān)于該電池的說法不正確的是()A．放電時，Li＋在電解質(zhì)中由負(fù)極向正極遷移B．放電時，負(fù)極的電極反應(yīng)式為LixC6－xe－=xLi＋＋C6C．充電時，若轉(zhuǎn)移1mole－，石墨(C6)電極將增重7xgD．充電時，陽極的電極反應(yīng)式為LiCoO2－xe－=Li1－xCoO2＋xLi＋解析：選CA．原電池中陽離子由負(fù)極向正極遷移，正確；B.放電時，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為LixC6－xe－=xLi＋＋C6，正確；C.充電時，若轉(zhuǎn)移1mol電子，石墨電極質(zhì)量將增重7g，錯誤；D.充電時陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為LiCoO2－xe－=Li1－xCoO2＋xLi＋，正確。4．某學(xué)習(xí)小組設(shè)計如圖所示實驗裝置，利用氫鎳電池為鈉硫電池充電。已知氫鎳電池放電時的總反應(yīng)式為NiO(OH)＋MH=Ni(OH)2＋M。下列說法正確的是()A．a(chǎn)極為氫鎳電池的正極B．氫鎳電池的負(fù)極反應(yīng)式為MH＋OH－－2e－=M＋＋H2OC．充電時，Na＋通過固體Al2O3陶瓷向M極移動D．充電時，外電路中每通過2mol電子，N極上生成1molS單質(zhì)答案C解析利用氫鎳電池為鈉硫電池充電時，氫鎳電池為直流電源，鈉硫電池放電時，活潑金屬Na在負(fù)極失電子，故M極為負(fù)極，充電時M極作陰極，故a極為氫鎳電池的負(fù)極，A項錯誤；由氫鎳電池的總反應(yīng)式知，負(fù)極的電極反應(yīng)式為MH＋OH－－e－=M＋H2O，B項錯誤；充電時，陽離子向陰極移動，C項正確；充電時，N極的電極反應(yīng)式為Seq\o\al(2－,x)－2e－=xS，故充電時，外電路中每通過2mol電子，N極上生成xmolS單質(zhì)，D項錯誤。5.全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低，其工作原理如圖所示，其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料，電池反應(yīng)為16Li＋xS8=8Li2Sx(2≤x≤8)。下列說法錯誤的是()A．電池工作時，正極可發(fā)生反應(yīng)：2Li2S6＋2Li＋＋2e－=3Li2S4B．電池工作時，外電路中流過0.02mol電子，負(fù)極材料減重0.14gC．石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性D．電池充電時間越長，電池中Li2S2的量越多解析：選D原電池工作時，正極發(fā)生一系列得電子的還原反應(yīng)，即：Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2，其中可能有2Li2S6＋2Li＋＋2e－=3Li2S4，A項正確；該電池工作時，每轉(zhuǎn)移0.02mol電子，負(fù)極有0.02molLi(質(zhì)量為0.14g)被氧化為Li＋，則負(fù)極質(zhì)量減少0.14g，B項正確；石墨烯能導(dǎo)電，利用石墨烯作電極，可提高電極a的導(dǎo)電性，C項正確；充電過程中，Li2S2的量逐漸減少，當(dāng)電池充滿電時，相當(dāng)于達(dá)到平衡狀態(tài)，電池中Li2S2的量趨于不變，故不是電池充電時間越長，電池中Li2S2的量越多，D項錯誤。6．(2019·泉州質(zhì)檢)鋰—空氣電池是一種新型的二次電池，其放電時的工作原理如圖所示。下列說法正確的是()A．電解質(zhì)溶液中，Li＋由多孔電極遷移向鋰電極B．該電池放電時，負(fù)極發(fā)生了還原反應(yīng)C．充電時，電池正極的反應(yīng)式為Li2O2－2e－=2Li＋＋O2↑D．電池中的電解質(zhì)溶液可以是有機溶劑或稀鹽酸等解析：選C由題圖可知，金屬鋰作負(fù)極，多孔電極作正極，陽離子向正極移動，則Li＋由鋰電極遷移向多孔電極，A錯誤；放電時，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，B錯誤；充電時，電池的正極與電源的正極相連，作電解池的陽極，電極反應(yīng)式為Li2O2－2e－=2Li＋＋O2↑，C正確；由于鋰是活潑金屬，可與稀鹽酸反應(yīng)生成LiCl和H2，故電解質(zhì)溶液不能用稀鹽酸，D錯誤。7.第三代混合動力車目前一般使用鎳氫電池(M表示儲氫合金；汽車在剎車或下坡時，電池處于充電狀態(tài))。鎳氫電池充放電原理的示意圖如下：其總反應(yīng)式為。根據(jù)所給信息判斷，下列說法錯誤的是A．混合動力汽車上坡或加速時，乙電極的電極反應(yīng)式為：NiOOH+H2O+eˉ==Ni(OH)2+OHˉB．混合動力汽車上坡或加速時，電解液中OHˉ向甲電極移動C．混合動力汽車下坡或剎車時，甲電極周圍溶液的pH減小D．混合動力汽車下坡或剎車時，電流的方向為：甲電極→發(fā)動機→乙電極【答案】C【解析】汽車在剎車或下坡時，電池處于充電狀態(tài)，則混合動力車上坡或加速時，電池處于放電狀態(tài)。充電相當(dāng)于電解池，放電相當(dāng)于原電池。A和B相當(dāng)于原電池，原電池中負(fù)極失去電子，經(jīng)導(dǎo)線傳遞到正極，所以溶液中的陽離子向正極移動，則陰離子向負(fù)極移動。根據(jù)題意可知氫氣是負(fù)極，即甲是負(fù)極，乙是正極，A、混合動力汽車上坡或加速時，乙電極為正極，電極反應(yīng)式為：NiOOH+H2O+eˉ==Ni(OH)2+OHˉ，符合圖示中的轉(zhuǎn)化，A正確；B、混合動力汽車上坡或加速時，電解液中OHˉ向負(fù)極移動，即向甲電極移動，B正確；C和D相當(dāng)于電解池。此時甲是陰極，乙是陽極，電極反應(yīng)式分別為2H

2

O+2e

-

=H

2+2OH

-

、2Ni(OH)

2

+2OH

-

－2e

-

＝2NiOOH+2H

2

O；C、混合動力汽車下坡或剎車時，甲電極周圍溶液的pH增大，C錯誤；D、混合動力汽車下坡或剎車時，電流的方向為：陰極到陽極，即為：甲電極→發(fā)動機→乙電極，D正確。8.蓄電池在放電和充電時分別起原電池和電解池的作用，某電池分別在放電和充電時發(fā)生的反應(yīng)：Fe＋NiO2＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2，下列對該電池的判斷錯誤的是（）A．放電時，F(xiàn)e是負(fù)極，NiO2是正極B．放電時電解質(zhì)溶液中的陰離子向正極方向移動C．充電時陰極上的電極反應(yīng)式為：Fe(OH)2＋2e－＝Fe＋2OH-D．蓄電池的電極必須浸入堿性電解質(zhì)溶液中【答案】B【解析】A、原電池在放電時，還原劑在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)元素化合價變化，確定該電池負(fù)極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)為Fe，正極為NiO2，故A正確；B、放電時電解質(zhì)溶液中的陰離子向負(fù)極方向移動，故B錯誤；C、蓄電池充電時，發(fā)生電解反應(yīng)，此時陰極反應(yīng)為放電時負(fù)極反應(yīng)的逆反應(yīng)，充電時陰極上的電極反應(yīng)式為：Fe(OH)2＋2e－＝Fe＋2OH-，故C正確；D、Fe（OH）2、Ni（OH）2都屬于堿，由方程式可知此電池為堿性電池，只能浸在堿性電解質(zhì)溶液中，故D正確。9.鉛蓄電池是常見的二次電池，電池總反應(yīng)為：Pb+PbO2+2H2S42PbSO4+2H2O，下列說法正確的是A．放電時的負(fù)極反應(yīng)式為Pb+SO42－－2e－=PbSO4B．充電時鉛蓄電池的正極與外接電源的負(fù)極相連C．放電時PbO2發(fā)生氧化反應(yīng)D．充電時的陰極反應(yīng)式為PbSO4+2H2O－2e－=PbO2+SO42－+4H+【答案】A【解析】A.放電時Pb在負(fù)極失電子，電極反應(yīng)式為Pb-2e-+SO42-=PbSO4，故A正確；B.充電時，鉛蓄電池的正極要恢復(fù)原狀，則應(yīng)該作電解池陽極，與電源正極相連，故B錯誤；C.放電時，PbO2得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成PbSO4，故C錯誤；D.充電時的陰極反應(yīng)式為PbSO4+2e－=Pb+SO42－，故D錯誤。10.鈉-氯化鎳電池以β-Al2O3(Al2O3?xNa2O)作為固體電解質(zhì)構(gòu)成的一種新型電池(2Na+NiCl2Ni+2NaCl),其結(jié)構(gòu)如圖所示。下列關(guān)于該電池的敘述錯誤的是A．放電時NaCl在熔融電解質(zhì)中生成B．充電時陰極反應(yīng):Na++e-═NaC．氯離子通過β-Al2O3(s)在兩電極間移動D．如果電池過度放電,AlCl4-可能被還原【答案】C【解析】鈉離子向正極移動、氯離子向負(fù)極移動，所以放電時NaCl在熔融電解質(zhì)中生成，A正確；陰極發(fā)生還原反應(yīng)，充電時陰極反應(yīng):Na++e-═Na，B正確；氯離子通過β-Al2O3(s)向負(fù)極移動，C錯誤；如果電池過度放電,AlCl4-可能被還原為Al，D正確。11.在新型儲能體系，可充電鋰二氧化碳電池被稱為“可呼吸電池2.0”,該電池的總反應(yīng)式為:Li+CO2+O2Li2CO3(未配平).其工作原理如下圖所示(放電時產(chǎn)生的碳酸鋰固體儲存于碳納米管中,TEGDME是一種有機溶劑)。下列說法中正確的是A．放電時,CO2發(fā)生還原反應(yīng)B．若有1.12L.CO2參與反應(yīng),則有0.2mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移C．放電時，Li+從右向左移動D．充電時,陽極反應(yīng)為2Li2CO3-4e-=2CO2↑+O2↑+4Li+【答案】D【解析】4Li+2CO2+O22Li2CO3，A.放電時,O2發(fā)生還原反應(yīng)，A錯誤；B.若有1.12L.CO2參與反應(yīng),不能確定是否是標(biāo)準(zhǔn)狀況，B錯誤；C.右邊是正極，放電時，Li+從左向右移動，C錯誤；D.充電時,陽極失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，陽極反應(yīng)為2Li2CO3-4e-=2CO2↑+O2↑+4Li+，D正確。12.鋁-石墨雙離子電池是一種高效電池。原理為：AlLi+Cx(PF6)Al+xC+Li++PF6-,電池結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法正確的是A．放電時外電路中電子向鋁鋰電極移動B．放電時正極反應(yīng)為Cx(PF6)+e-=xC+PF6-C．充電時，鋁石墨電極上發(fā)生還原反應(yīng)D．以此電池為電源，電解NaCl飽和溶液，當(dāng)生成11.2LH2時，電池負(fù)極質(zhì)量減少7g【答案】B【解析】放電時鋁鋰電極中鋰失電子作為負(fù)極，外電路中電子由負(fù)極鋁鋰電極向正極鋁石墨移動，A錯誤；放電時正極鋁石墨電極Cx(PF6)得電子產(chǎn)生PF6-，正極反應(yīng)為Cx(PF6)+e-=xC+PF6-，B正確；放電時，鋁石墨電極上發(fā)生還原反應(yīng)，充電時，鋁石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)，C錯誤；電解NaCl飽和溶液，產(chǎn)生氯氣和氫氣，由于沒有給出生成氫氣的外界條件，無法計算出氫氣的量，也就不能進(jìn)行相關(guān)的計算，D錯誤。13.2009年，美國麻省理工學(xué)院的唐納德·撒多維教授領(lǐng)導(dǎo)的小組研制出一種鎂一銻液態(tài)金屬儲能電池。該電池工作溫度為700攝氏度，其工作原理如圖所示:該電池所用液體密度不同，在重力作用下分為三層，充放電時中間層熔融鹽的組成及濃度不變。下列說法正確的是A．該電池放電時，正極反應(yīng)式為Mg2+-2e-=MgB．該電池放電時，Mg(液)層生成MgCl2，質(zhì)量變大C．該電池充電時，Mg-Sb(液)層中Mg發(fā)生氧化反應(yīng)D．該電池充電時，熔融鹽中的Cl-進(jìn)入Mg-Sb(液)層【答案】C【解析】試題分析：由圖中電子的流向可知，Mg為負(fù)極。因為是儲能電池，所以該電池可以放電也可以由此充電。放電時鎂被氧化為鎂離子，所以充電時，鎂離子被還原為鎂。A.該電池放電時，正極反應(yīng)式為Mg2++2e-=Mg，A不正確；B.該電池放電時，Mg(液)層生成Mg2+進(jìn)入熔融鹽中，質(zhì)量變小，B不正確；C.該電池充電時，Mg-Sb(液)層中Mg發(fā)生氧化反應(yīng)，C正確；D.該電池充電時，熔融鹽中的Cl-不進(jìn)入Mg-Sb(液)層，而是Mg2+進(jìn)入熔融鹽中，D不正確。14．鋰離子電池又稱為“搖擺電池”，廣泛使用于電動自行車等，其充放電過程就是鋰離子的嵌入和脫嵌過程(習(xí)慣上正極用嵌入或脫嵌表示，負(fù)極用插入或脫插表示)，即充放電過程就是鋰離子在正、負(fù)極間往返運動而形成電流。其裝置結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示(電解液為溶有LiPF6的碳酸酯類溶劑，隔膜為僅有鋰離子能通過的高分子膜)，工作原理為C6Li＋Li(1－x)MO2eq\o(,\s\up12(放電),\s\do4(充電))LiMO2＋C6Li(1－x)(M代表過渡元素)，則下列說法錯誤的是()A．電池放電時，正極為石墨B．鋰離子電池的優(yōu)點是質(zhì)量小，電容量大，可重復(fù)多次使用C．電池充電時陽極的反應(yīng)為LiMO2－xe－=Li(1－x)MO2＋xLi＋D．鋰離子電池的電解液不能是水溶液，因為鋰是活潑金屬，能與水反應(yīng)答案A解析由鋰離子電池的工作原理可知放電時，石墨電極上鋰失去電子，為電池負(fù)極，A項錯誤；根據(jù)生活常識及已有知識可知鋰離子電池為二次電池，具有質(zhì)量小，電容量大，可重復(fù)多次使用的優(yōu)點，B項正確；由反應(yīng)原理及裝置結(jié)構(gòu)圖可知，充電時，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為LiMO2－xe－=Li(1－x)MO2＋xLi＋，C項正確。15．用鉛蓄電池電解AgNO3、Na2SO4的溶液，a、b、c、d電極材料均為石墨。已知鉛蓄電池的總反應(yīng)為Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)eq\o(,\s\up12(放電),\s\do4(充電))2PbSO4(s)＋2H2O(l)，通電時a電極質(zhì)量增加，下列說法正確的是()A．電路中通過1mol電子時，Y電極質(zhì)量增加48gB．放電時鉛蓄電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)＋2e－=PbSO4(s)＋2H2O(l)C．c、d電極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量之比為1∶2D．X極為負(fù)極解析：選Aa極質(zhì)量增加，即析出了Ag，a為陰極，則Y為負(fù)極，X為正極，D項錯；B項，所寫電極反應(yīng)式為正極的電極反應(yīng)式；C項，c為陰極放出H2，d為陽極放出O2，物質(zhì)的量之比為2∶1。16．研究人員研制出一種可快速充、放電的超性能鋁離子電池，其中Al、Cn為電極，由有機陽離子與陰離子(AlCleq\o\al(－,4)、Al2Cleq\o\al(－,7))組成的離子液體為電解質(zhì)。如圖為該電池放電過程示意圖。下列說法錯誤的是()A．充電時，Al作陰極，Cn作陽極B．充電時，每生成1mol鋁，同時消耗4molAl2Cleq\o\al(－,7)C．放電時，電解質(zhì)中的